KR101178534B1 - 마그네슘 판재의 역편석 검출 장치 - Google Patents

마그네슘 판재의 역편석 검출 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 마그네슘 판재의 역편석 검출 장치는 용이하고 신속하게 역편석을 검출할 수 있도록 마그네슘 판재를 형성하며 회전 가능하도록 설치된 두 개의 롤러를 포함하는 트윈롤과 용탕을 상기 트윈롤로 공급하는 노즐, 및 상기 마그네슘 판재에 인산용액을 도포하는 도포부재를 포함한다.

Description

마그네슘 판재의 역편석 검출 장치{APPARATUS FOR DETECTING INVERSE SEGREGATION OF MAGNESIUM PLATE}
본 발명은 역편석 검출 장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 마그네슘 판재에 형성된 역편석을 검출하는 장치에 관한 것이다.
마그네슘은 자체의 낮은 밀도를 바탕으로 특히 적은 중량을 갖는다. 동시에 마그네슘은 알루미늄의 강도 특성과 매우 흡사한 강도 특성을 갖는다. 이런 특성 조합으로 마그네슘은 차량 차체의 제조, 특히 더욱더 적은 중량과 더불어 더욱더 높은 강도 및 강성이 요구되는 자동차 차체의 제조 분야에서 높은 관심의 대상이 되고 있다.
마그네슘 스트립 캐스팅은 마그네슘 합금 용탕을 트윈롤에 통과시켜 박판재를 직접 제조할 수 있는 경제적으로 매우 우수한 공정이다. 그러나 응고 중 판재 표면 혹은 내부에 생성되는 용질원소의 편석에 따라 마그네슘 판재의 최종 품질을 크게 달라지게 된다.
용탕은 트윈롤을 통과하면서 외측에서부터 응고되어 마그네슘 합금 제조를 위한 용탕에 포함된 용질원소인 알루미늄, 아연 등이 내측에 편석으로 형성될 수 있다. 마그네슘 판재의 내측에 형성된 편석은 품질에 크게 영향을 미치지 아니하나 마그네슘 판재의 외측에서 내측으로 응고되어 표면에 나타난 역편석은 마그네슘 판재의 강도를 저하시키는 원인이 된다.
이와 같이 마그네슘 판재 품질에 있어서 역편석의 검출여부는 매우 중요한 판단 기준이 된다. 그러나 역편석은 육안으로 관찰이 어려워서 샘플을 채취하여 현미경으로 관찰하여야만 한다. 그러나 이러한 검출 방법은 과정이 복잡하여 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 아주 일부분만을 검사할 수 밖에 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 마그네슘 판재에 형성된 역편석을 용이하게 검출할 수 있는 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 마그네슘 판재의 역편석 검출 장치는 마그네슘 판재를 형성하며 회전 가능하도록 설치된 두 개의 롤러를 포함하는 트윈롤과 용탕을 상기 트윈롤로 공급하는 노즐, 및 상기 마그네슘 판재에 역편석 검출용액을 도포하는 도포부재를 포함한다.
상기 역편석 검출용액은 인산용액으로 이루어질 수 있으며, 상기 도포부재는 상기 마그네슘 판재와 맞닿아 회전 가능하게 설치된 롤러 형태로 이루어지고, 상기 역편석 검출 장치는 역편석 검출용액이 저장되며 상기 도포부재로 역편석 검출용액을 공급하는 용액 공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 도포부재는 상기 마그네슘 판재를 향하여 역편석 검출용액을 분사하는 스프레를 포함할 수 있으며, 상기 인산용액은 0.5중량% 내지 10중량% 범위의 인산(H3PO4)을 포함할 수 있다.
상기 인산용액과 상기 마그네슘판재의 접촉시간은 10초 내지 240초일 수 있으며, 상기 역편석 검출 장치는 상기 도포부재에서 도포되어 상기 마그네슘 판재에 잔류하는 역편석 검출용액을 세척하는 세척부재를 더 포함할 수 있다.
상기 세척부재는 상기 마그네슘 판재와 맞닿아 회전할 수 있도록 설치된 롤러 형태로 이루어지고, 상기 세척부재에는 상기 세척부재로 세척액을 공급하는 세척액 공급부가 연결 설치될 수 있다.
상기 역편석 검출 장치는 세척된 상기 마그네슘 판재를 건조시키는 건조부재를 더 포함할 수 있으며, 상기 역편석 검출 장치는 상기 마그네슘 판재의 화상을 촬영하는 촬영부재를 더 포함할 수 있다.
상기 마그네슘 판재는 일방향으로 이어진 스트립 형태로 이루어지며, 상기 노즐과 상기 트윈롤, 및 상기 도포부재는 상기 마그네슘 판재의 이송방향(F)을 따라 인라인(in-line)으로 연이어 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 역편석 검출 장치는 신속하고 용이하게 마그네슘 판재에 형성됨 역편석을 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 역편석 검출 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 역편석 검출 장치에서 역편석이 생성되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 역편석 검출 장치를 나타낸 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 기재에서 모든 방향은 마그네슘 판재의 이송 방향(F, 도 1 및 도 2에 도시)을 기준으로 정의한다. 따라서, 어떤 부재가 다음 부재보다 전방에 위치한다 함은 다음 부재보다 마그네슘 판재와 먼저 만난다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 역편석 검출 장치를 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하여 설명하면 본 실시예에 따른 역편석 검출 장치(100)는 마그네슘 판재(180)를 형성하며 회전 가능도록 설치된 두 개의 롤러를 갖는 트윈롤(120)과 용탕(181)을 트윈롤(120)로 공급하는 노즐(110), 및 마그네슘 판재(180)에 역편석 검출용액(142)을 도포하는 도포부재(140)를 포함한다.
본 본 실시예에 따른 마그네슘 판재(180)는 일방향으로 길게 이어진 스트립 형태로 이루어진다.
트윈롤(120)은 이격 배치된 두 개의 롤러로 이루어지며, 회전하면서 트윈롤(120) 사이로 유입되는 용탕(181)을 판재 형태로 성형한다. 용탕(181)은 노즐(110)을 통해서 트윈롤(120) 사이로 공급되며 트윈롤(120)을 통과하는 과정에서 용탕(181)의 표면부터 냉각되어 판재 형태로 형성된다. 트윈롤(120)에는 용탕(181) 및 트윈롤(120)의 냉각을 위하여 트윈롤(120)로 물을 공급하는 살수부재가 더 설치될 수 있다. 트윈롤(120)은 도포부재(140)보다 더 전방에 위치한다.
도 2에 도시된 바와 같이 트윈롤(120) 사이에서 마그네슘 판재(180)가 성형되는 과정에서 마그네슘 판재(180)의 내부에는 용융점의 차이로 편석(183)이 석출되고 가공 조건에 따라서 마그네슘 판재(180)의 표면에 역편석(182)이 형성된다.
본 실시예에 따른 역편석 검출 장치(100)는 트윈롤(120)과 도포부재(140) 사이에 설치된 가압 롤러(130)를 더 포함하는 바, 가압 롤러(130)는 트윈롤(120)에서 생성된 마그네슘 판재(180)를 가압하여 마그네슘 판재(180)의 두께를 감소시킨다.
도포부재(140)는 회전 가능하게 설치된 롤러 형태로 이루어지며 마그네슘 판재(180)의 하면과 맞닿아 있다. 도포부재(140)의 표면에는 역편석 검출용액(142)이 함침된 스펀지 등으로 이루어진 함습재(145)가 설치되어 있다.
역편석 검출용액(142)은 인산용액으로 이루어진다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 인산용액 이외에 역편석의 편색을 유발할 수 있는 다양한 종류의 용액이 역편석 검출용액으로 적용될 수 있다.
또한 도포부재(140)의 아래에는 역편석 검출용액(142)이 저장되며 도포부재(140)로 역편석 검출용액(142)을 공급하는 용액 공급부(141)가 도포부재(140)와 연결 설치된다. 용액 공급부(141)는 역편석 검출용액(142)이 저장된 수조 등으로 이루어질 수 있다. 도포부재(140)는 역편석 검출용액(142)과 맞닿은 상태로 회전하는 과정에서 인산용액 공급부(141)로부터 역편석 검출용액(142)을 공급받아 마그네슘 판재(180)에 인산용액을 도포한다.
5초 10초 20초 30초 60초 120초 240초 480초 960초
H2O 99.9% + H3PO4 0.1% X X X X X X X X X
H2O 99.5% + H3PO4 0.5% X ○ ○ ○ ○ ○ ○ X X
H2O 99.0% + H3PO4 1.0% X ○ ○ ○ ○ ○ ○ X X
H2O 98.0% + H3PO4 2.0% X ○ ○ ○ ○ ○ ○ X X
H2O 95.0% + H3PO4 5.0% X ○ ○ ○ ○ ○ ○ X X
H2O 90.0% + H3PO4 10.0% X ○ ○ X X X X X X
표 1은 인산용액에 포함된 인산의 조성비와 인산용액과 마그네슘 판재(180)가 접촉하는 시간에 따른 역편석 검출 가능 여부을 나타낸 표이다.
본 실시예에 따른 인산용액(H2O+H3PO4)은 0.5중량% 내지 10중량% 범위의 인산(H3PO4)을 포함하는 바, 표 1에 나타난 바와 같이 인산의 함량이 0.5중량%보다 더 작은 경우에는 역편석을 확인할 수 없었으며, 인산의 함량이 10중량%보다 더 큰 경우에도 역편석을 확인할 수 없었다. 인산의 함량이 0.5중량%보다 더 작은 경우에는 인산이 역편석에 충분히 영향을 미치지 못하여 변색이 발생하지 아니하였으며, 인산의 함량이 10중량%보다 더 큰 경우에는 역편석이 아닌 부분에도 변색이 발생하여 역편석을 검출할 수 없었다.
본 실시예에 따른 역편석 검출 장치(100)는 역편석 검출용액(142)을 세척하는 세척부재(150)와 마그네슘 판재(180)를 건조하는 건조부재(160), 및 역편석(182)의 존재 여부를 확인하는 촬영부재(170)를 더 포함한다.
세척부재(150)는 도포부재(140)의 후방에 설치되며 회전 가능하게 설치된 롤러 형태로 이루어지는 바, 표면에는 세척을 위한 직물 등이 설치될 수 있다. 세척부재(150)는 상단이 마그네슘 판재(180)의 하면과 맞닿아 있으며, 하부는 세척부재(150)의 아래에 배치된 세척액(152)에 맞닿는다. 세척액(152)은 세척부재(150)의 아래에 배치된 수조(151)에 저장되어 있다.
도포부재(140)에서 세척부재(150)로 마그네슘 판재(180)가 이동하는 동안만 역편석 검출용액(142)과 마그네슘 판재(180)가 접촉하는 바, 역편석 검출용액(142)과 마그네슘 판재(180)가 접촉하는 시간은 10초 내지 240초가 된다. 표 1에 나타난 바와 같이 접촉시간이 10초보다 더 작은 경우에는 역편석(182)을 확인할 수 없었으며, 접촉시간이 10초보다 더 큰 경우에도 역편석(182)을 확인할 수 없었다.
건조부재(160)는 세척부재(150)의 후방에 설치되며 마그네슘 판재(180)를 향하여 공기를 공급하는 송풍기 등으로 이루어질 수 있다. 송풍기에서 공급되는 공기는 외기보다 수분 함유량이 더 적은 건조 공기로 이루어질 수 있다.
촬영부재(170)는 카메라 등으로 이루어지며 검사자에게 마그네슘 판재(180)의 표면 상태를 동영상 또는 사진으로 제공한다. 촬영부재(170)가 반드시 필수적인 것은 아니며 촬영부재(170)를 이용하지 않고 직접 육안으로 역편석을 검출할 수도 있다.
마그네슘 판재(180)에 인산용액이 도포되면 역편석(182)이 다른 부분보다 상대적으로 짙은 색을 띠게 된다. 이에 따라 본 실시예에 따르면 마그네슘 판재(180)에 형성된 역편석(182)을 현미경 없이 육안 또는 촬영부재(170)로 용이하게 검출할 수 있다.
마그네슘 판재(180)는 스트립 형태로 이루어지고 노즐(110), 트윈롤(120), 도포부재(140), 세척부재(150), 건조부재(160), 및 촬영부재(170)는 마그네슘 판재(180)의 이송방향(F)을 따라 인라인(in-line)으로 연이어 배치된다.
이와 같이 본 실시예에 따르면 인라인(in-line)으로 설치된 부재들을 이용하여 연속적으로 마그네슘 판재(180)에 형성된 역편석(182)을 용이하게 검출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 역편석 검출 장치를 나타낸 구성도이다.
도 3을 참조하여 설명하면 본 실시예에 따른 역편석 검출 장치(200)는 마그네슘 판재(280)를 형성하며 회전 가능도록 설치된 두 개의 롤러를 갖는 트윈롤(220)과 용탕을 트윈롤(220)로 공급하는 노즐(210), 및 마그네슘 판재(280)에 역편석 검출용액(242)을 도포하는 도포부재(240)를 포함한다.
본 본 실시예에 따른 마그네슘 판재(280)는 일방향으로 길게 이어진 스트립 형태로 이루어진다.
트윈롤(220)은 이격 배치된 두 개의 롤러로 이루어지며, 회전하면서 트윈롤(220) 사이로 유입되는 용탕을 판재 형태로 성형한다. 용탕은 노즐(210)을 통해서 트윈롤(220) 사이로 공급되며 트윈롤(220)을 통과하는 과정에서 용탕의 표면부터 냉각되어 판재 형태로 형성된다. 트윈롤(220)에는 용탕 및 트윈롤(220)의 냉각을 위하여 트윈롤(220)로 물을 공급하는 살수부재가 더 설치될 수 있다. 트윈롤(220)은 도포부재(240)보다 더 전방에 위치한다.
본 실시예에 따른 역편석 검출 장치(200)는 트윈롤(220)과 도포부재(240) 사이에 설치된 가압 롤러(230)를 더 포함하는 바, 가압 롤러(230)는 트윈롤(220)에서 생성된 마그네슘 판재(280)를 가압하여 마그네슘 판재(280)의 두께를 감소시킨다.
도포부재(240)는 마그네슘 판재(280)를 향하여 역편석 검출용액(242)을 분사하는 적어도 하나 이상의 스프레이를 포함하며 도포부재(240)는 마그네슘 판재(280) 상에 설치되어 마그네슘 판재(280)를 향하여 역편석 검출용액(242)을 분사한다. 역편석 검출용액(242)은 인산용액으로 이루어진다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 다양한 종류의 용액이 역편석 검출용액으로 적용될 수 있다.
본 실시예에 따른 역편석 검출 장치(200)는 역편석 검출용액(242)을 세척하는 세척부재(250)와 마그네슘 판재(280)를 건조하는 건조부재(260), 및 역편석의 존재 여부를 확인하는 촬영부재(270)를 더 포함한다.
세척부재(250)는 도포부재(240)의 후방에 설치되며 회전 가능하게 설치된 롤러 형태로 이루어진다. 세척부재(250)는 마그네슘 판재(280) 상에 설치되는 바, 하단이 마그네슘 판재(280)의 상면과 맞닿아 있으며, 세척부재(250)의 상부에는 세척부재(250)로 세척액을 공급하는 세척액 공급부(251)가 설치된다. 세척액 공급부(251)는 세척부재(250)를 향하여 세척액을 분사하거나 세척부재(250)의 표면에 세척액을 도포한다.
건조부재(260)는 세척부재(250)의 후방에 설치되며 마그네슘 판재(280)를 향하여 열을 공급하는 히터 또는 고온의 건조한 공기를 공급하는 송풍기 등을 포함할 수 있다. 한편, 촬영부재(270)는 카메라 등으로 이루어지며 검사자에게 마그네슘 판재의 표면 상태를 동영상 또는 사진으로 제공한다.
마그네슘 판재(280)에 역편석 검출용액(242)이 도포되면 역편석이 다른 부분보다 상대적으로 짙은 색을 띠게 된다. 이에 따라 본 실시예에 따르면 마그네슘 판재에 형성된 역편석을 현미경 없이 육안 또는 촬영부재로 용이하게 검출할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100, 200: 역편석 검출 장치 110, 210: 노즐
120, 220: 트윈롤 130, 230: 가압 롤러
140, 240: 도포부재 141: 용액 공급부
142, 242: 역편석 검출용액 145: 함습재
150, 250: 세척부재 151: 수조
152: 세척액 160, 260: 건조부재
170, 270: 촬영부재 180, 280: 마그네슘 판재
181: 용탕 182: 역편석
183: 편석

Claims (11)

  1. 마그네슘 판재를 형성하며 회전 가능하도록 설치된 두 개의 롤러를 포함하는 트윈롤;
    용탕을 상기 트윈롤로 공급하는 노즐; 및
    상기 마그네슘 판재에 역편석 검출용액을 도포하는 도포부재;
    를 포함하는 마그네슘 판재의 역편석 검출 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 도포부재는 상기 마그네슘 판재와 맞닿아 회전 가능하게 설치된 롤러 형태로 이루어지고,
    상기 역편석 검출용액이 저장되며 상기 도포부재로 상기 역편석 검출용액을 공급하는 용액 공급부를 더 포함하는 마그네슘 판재의 역편석 검출 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 도포부재는 상기 마그네슘 판재를 향하여 역편석 검출용액을 분사하는 스프레이를 포함하는 마그네슘 판재의 역편석 검출 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 역편석 검출용액은 인산용액으로 이루어진 마그네슘 판재의 역편석 검출 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 인산용액은 0.5중량% 내지 10중량% 범위의 인산(H3PO4)을 포함하는 마그네슘 판재의 역편석 검출 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 인산용액과 상기 마그네슘판재의 접촉시간은 10초 내지 240초인 마그네슘 판재의 역편석 검출 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 도포부재에서 도포되어 상기 마그네슘 판재에 잔류하는 상기 역편석 검출용액을 세척하는 세척부재를 더 포함하는 마그네슘 판재의 역편석 검출 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 세척부재는 상기 마그네슘 판재와 맞닿아 회전할 수 있도록 설치된 롤러 형태로 이루어지고, 상기 세척부재에는 상기 세척부재로 세척액을 공급하는 세척액 공급부가 연결 설치된 마그네슘 판재의 역편석 검출 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    세척된 상기 마그네슘 판재를 건조시키는 건조부재를 더 포함하는 마그네슘 판재의 역편석 검출 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 마그네슘 판재의 화상을 촬영하는 촬영부재를 더 포함하는 마그네슘 판재의 역편석 검출 장치.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마그네슘 판재는 일방향으로 이어진 스트립 형태로 이루어지며, 상기 노즐과 상기 트윈롤, 및 상기 도포부재는 상기 마그네슘 판재의 이송방향(F)을 따라 인라인(in-line)으로 연이어 배치된 마그네슘 판재의 역편석 검출 장치.
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